航天装备

航天装备主要指运载火箭等航天运输系统装备，卫星、飞船、深空探测器等空间飞行器，以及支撑航天发射、测控、地面数据与服务等基础性地面系统设备等。航天装备水平是代表一国航天能力的核心标志，也是衡量综合国力的重要标志之一。

需求

21世纪以来，航天技术发展极大地促进了生产力发展和人类文明进步，以卫星应用为主的空间应用已经成为国家创新管理、保护资源环境、提供普遍信息服务及培育新兴产业不可或缺的手段。同时，浩瀚的宇宙还有许多未知的奥秘有待探索，需要推动空间科学、空间技术、空间应用全面发展。

世界航天产业持续稳定增长。根据美国卫星产业协会2019年最新数据，2018年全球航天经济增长8.1%，达到4147.5亿美元。我国国家空间基础设施及空间信息服务体系建设正在进入快车道，空间信息与新一代信息技术紧密融合、综合应用，推动众多产业转型升级和价值提升，空间信息消费市场快速发展，商业航天蒸蒸日上。2018年我国卫星导航与位置服务产业总产值达3016亿元，预计2020年卫星应用产业规模将超过5000亿元，2025年近1万亿元，2030年将达到1.4万亿元。当前，行业及大众应用对卫星覆盖范围、信息传输分发能力、对地观测时间与空间分辨率、新型观测手段、多要素综合探测能力和定量化应用等方面提出了进一步的需求。面向未来，建设航天强国、服务经济社会发展、支撑国家治理体系和治理能力现代化对发展先进航天装备，提升进出空间、探索空间和利用空间的能力提出了更高、更广泛的需求。

目标

2020年，新一代运载火箭陆续完成首飞，逐步形成覆盖全面的火箭型谱，实现北斗导航全球组网，建成高分辨率对地观测系统，建成区域卫星通信系统，初步建成主体功能完备的国家空间基础设施体系，形成连续稳定的业务服务能力，满足我国各领域主要业务需求。完成载人航天与探月工程三步走的主要任务。商业航天产业初成，空间信息应用自主保障率达到60%以上，形成较完善的卫星及应用产业链。

2025年，实现运载火箭部分重复使用，提升火箭智能化水平，可靠性与适应性大幅提升，建成高效、安全、适应性强的航天运输体系。建设布局合理、全球覆盖、高效运行的国家空间基础设施，形成长期稳定高效的空间应用服务体系。具备行星际探测能力，形成较为完备的深空探测工程和科学应用体系。近地载人空间站稳定运行，广泛开展空间科学与应用研究。空间信息应用自主保障率达到80%，商业化发展模式基本形成，产业化发展达到国际先进水平。

2030年，重型运载火箭完成研制，运载能力大幅提升，完成无毒无污染的新一代运载火箭更新换代，进入空间能力跻身国际前列。发展新一代智能化国家空间基础设施与应用体系，具备全球覆盖、随遇接入、智能自主、泛在服务能力。深空探测工程技术与科学研究体系进一步完善，具备探测太阳系主要天体与空间的技术能力，取得原创性空间科学成果。核心技术、关键原材料与核心元器件基本实现自主可控，空间技术应用与经济建设、社会生活深度融合。

发展重点

1. 重点产品、系统和工程

航天运输系统

着力推动航天运输系统向高可靠、大能力、可重复、智能化、适应性强、环境友好方向发展。研制发射新一代中型运载火箭，完善新一代长征系列运载火箭型谱。面向商业航天市场需求，发展商业运载火箭。开展新一代可重复使用、低成本天地往返运输系统研制。研制低温上面级、先进通用上面级，提升轨道转移和轨道部署能力。加紧开展重型火箭研制及飞行试验，大幅提升我国自主进出空间的能力。

国家空间基础设施

以协调集约建设、体系化发展和高效服务为主线，建设全域感知的卫星遥感系统、高速互联的卫星通信系统、全球覆盖的卫星导航授时系统，提升空间基础设施应用数字化、智能化水平。

卫星遥感系统。按照一星多用、多星组网、多网协同的发展思路，发展陆地观测、海洋观测、大气观测三个卫星系列，逐步形成高、中、低空间分辨率合理配置、多种观测手段优化组合的综合高效全球观测能力。统筹建设和完善遥感卫星接收站网、定标与真实性检验场、数据中心、共享网络平台和共性应用支撑平台，逐步形成卫星遥感数据全球接收服务能力。

卫星通信广播系统。面向行业及市场应用，发展固定通信广播、移动通信广播和数据中继三个卫星系列，研制高承载比、超大容量宽带通信、全球移动通信、天基互联网通信等卫星系统，建设逐步覆盖全球、与地面通信网络融合的卫星通信广播系统，统筹高低轨卫星，建设天地一体化信息网络。

卫星导航定位系统。2020年前后建成覆盖全球的北斗卫星导航系统。统筹推进北斗地基、星基增强系统建设，加强北斗卫星导航系统与其他卫星导航系统的兼容与互操作，形成高质量定位、导航和授时的全球服务能力。适时启动新一代北斗卫星导航和增强系统建设，构建国家综合定位导航授时体系。

面向市场，充分发挥社会资本的作用，以微小卫星及星座为重点，发展商业卫星系统，作为国家空间基础设施的组成部分或有益补充。

空间科学探索

开展太阳风—磁层相互作用全景成像卫星、爱因斯坦探针、先进天基太阳天文台、引力波暴高能电磁对应体全天监测器等空间科学卫星研制，支撑太阳活动、引力波探测、时域天文学等空间科学研究；主要围绕宇宙和生命起源与演化、太阳系与人类的关系两大空间科学主题进一步规划空间科学卫星研发。

载人航天

在2020年稍后初步建成长期有人照料的空间站，实现空间站运营。研制新型试验舱，全面掌握大型空间设施的建造和运行、维护、扩展技术，提升载人进入太空和空间服务等核心能力。

月球与深空探测

2020年完成“嫦娥五号”探测器研制发射，实现月球采样返回。实施月球南极着陆、采样返回计划，继续进行月球科学探测及关键技术月面试验。研制深空探测器，建立深空探测工程技术体系，重点开展火星环绕和着陆巡视探测，开展小行星采样返回探测、木星系及行星穿越探测、太阳边际探测等深空探测活动。适时视情开展金星探测及太阳极区探测。

在轨维护与服务系统

研制与建设在轨维护与服务系统，逐步形成轨道救援、故障修复、在轨装配与加工能力、碎片清除能力，保证我国空间设施在轨可靠安全运行。

航天发射场

完善现有航天发射场系统，统筹开展地面设施设备可靠性增长、适应性改造和信息化建设，增强发射场任务互补和备份能力，具备开展多样化发射任务的能力。探索发展适应新型发射方式的发射平台与技术。探索发展商业发射场系统。

航天测控系统

完善现有航天测控系统，发展商业航天测控系统，加强国际合作、测控联网以及测控资源综合运用，发展运载火箭智能测发控技术，提升航天测控资源运行使用效益，构建安全可靠、响应迅速、接入灵活、运行高效、服务广泛的天地一体航天测控体系。

2. 关键技术

大推力火箭发动机及重型运载火箭技术

突破大推力液氧煤油发动机、氢氧发动机、发动机深度节流技术、线性调节技术、健康检测技术、重型运载火箭总体设计、大直径箭体结构研制、轻质高效箭体结构设计与制造、低温推进剂加注无人值守、低温推进剂在轨管理、落区控制与垂直起降重复使用技术、运载火箭智能飞行电气系统等一系列关键技术。

先进宇航动力技术

开展固液火箭发动机、吸气式组合动力、新型无毒单组元推进、太阳能源推进、新型电推进、核热推进等先进宇航动力技术研究。开展可重复使用运输系统、轨道转移飞行、高效在轨机动能力等关键技术攻关，探索新概念运输系统技术发展。

天地一体化系统及组网技术

发展天地一体化系统设计与集成、星座组网、星群/星座协同控制技术、卫星编队飞行、卫星载荷一体化、卫星网络与地面网络无缝连接、大容量空间链路等关键技术。开展新概念新体制卫星系统技术研究。

长寿命、高可靠、高定位与高指向精度先进卫星平台

突破高稳定、高定位与高指向精度、大承载和强敏捷遥感卫星平台技术，高功率、大容量、长寿命先进通信广播卫星平台技术，发展先进敏捷平台、超静平台、下一代大型地球同步轨道公用平台、高可靠全电推平台、智能化可重构平台技术等。

高性能、新型有效载荷技术

发展高分辨率、高精度、高可靠的光学、微波、激光及综合探测等遥感有效载荷技术，高功率、大天线、多频段、多波束星载数字处理等卫星通信有效载荷技术，突破大容量星载光电混合交换载荷、大容量星上时频交换载荷、高速激光通信载荷、微纳级芯片卫星技术、高精度原子钟与自主定轨技术，以及太赫兹探测载荷等新型有效载荷技术。发展星上数据智能处理技术、智能自主故障预测和健康管理技术。突破影响有效载荷产品在轨长寿命、高可靠、抗干扰等瓶颈技术。

载人航天关键技术

突破航天员长期在轨健康生存和高效工作、近地空间站组合体建造、航天器部件在轨3D打印、空间智能机器人、人机协同空间设施建造等关键技术。

深空探测关键技术

发展行星际轨道设计、深空测控通信、高精度自主导航与控制、高速再入小型返回器、行星际弱引力天体软着陆、长期生存及采样返回技术、高效先进空间能源与推进技术、行星探测特殊空间环境适应性与试验技术、近日探测热设计等关键技术。

在轨维护与服务关键技术

发展飞行器维修性设计技术，变结构动力学，非合作目标探测、跟踪与测量技术，空间自主交会制导、导航与控制技术，在轨维修维护与重构技术及空间碎片清除技术等。

航天产品制造关键技术

开展高性能轻合金精密铸造技术、大型薄壁整体结构件精密旋压成形技术等关键产品精密与超精密制造技术、大尺寸复杂复合材料构件制备技术、无重力自动化装配技术、高可靠特种焊接技术、大型火箭固体推进剂连续混合与浇注技术、难加工材料特种加工技术、空间电源制造及组装技术、航天微纳电子制造技术等一系列航天制造关键技术研发。

3. 关键专用制造装备

推进航天产品设计制造一体化工程

构建数字化、智能化的研发体系。以三维模型全过程应用为主线，实施设计制造一体化工程，建立产品全生命周期数据管理机制，构建智能制造软装备能力平台，建立航天型号产品数字化综合保障系统，全面提升型号协同研制与全生命周期保障效率。

数字/智能车间与工厂建设

开展航天数字工厂、智能车间与工厂建设试点并推广，重点开展智能化制造装备、三维工艺设计/仿真/制造等关键系统建设，打造适应多品种小批量、低成本大批量生产任务的智能生产单元和柔性生产线，建设智能生产管控平台，优化制造模式，建设智能物流与精准供应链，全面提升生产质量与效率，大幅提升航天制造快速响应能力。

航天关键制造装备和智能制造成套装备

重点研发关键元器件与复杂结构件精密/超精密制造装备、先进功能性复合材料制造装备、大型复杂异型结构制造装备、大型金属壳体内绝热层机械化成型装备、10m级运载火箭贮箱搅拌摩擦焊装备、固体发动机喉衬预置体制造装备、自动化柔性对接装备、先进检测设备、航天增材制造装备、高精度航天器柔顺力控总装机器人等机器人装备，以及五轴联动大型龙门高精度加工机床等制造装备。

4. 核心元器件

航天高性能集成电路与混合集成器件

研制新一代航天专用集成电路设计制造技术，研制宇航功率驱动模块及IPM组件、宇航用高可靠信息处理及控制SiP等宇航级混合系统集成器件，发展满足航天器空间恶劣环境长期可靠运行要求的涵盖多种衬底材料的高性能辐照加固集成电路设计、制造、测试、试验能力。开展面向航天应用的人工智能集成电路设计、制造、测试和应用研究。

航天微波器件

发展航天微波器件与太赫兹器件设计制造技术，突破kW/MW级高功率微波器部件及新型高功率太赫兹器件产业化技术。

微系统

开展微系统集成工程研究，研制高功能密度、高性能、高效低功耗的集成微系统，创新微系统产品体系，突破微系统体系架构设计、多物理场联合建模仿真、智能信息处理芯片、多层次三维集成、多源信息融合、硅与化合物半导体器件的异构集成等关键技术，以提高航天产品的功能和性能。

5. 关键材料

突破高性能碳纤维及其复合材料、大规格超大规格铝合金、钛合金等工程应用技术，建立由金属材料、无机非金属材料、有机材料、高性能纤维及其复合材料等组成的航天材料骨干体系，实现高性能化、系列化、标准化，支撑航天装备的快速发展。

（1）发展以大尺寸/超大尺寸铝锂合金为代表的新一代航天金属材料技术和结构件工程制备技术，实现大规格/超大规格轻质铝合金、钛合金等金属材料的体系创新和工程应用。

（2）发展耐特种介质氟醚橡胶材料、长寿命硅橡胶材料、可重复使用耐高温密封材料等无机非金属材料工程化应用技术，进一步拓展航天功能材料使用环境，提升使用可靠性。

（3）持续推进高性能碳纤维及其复合材料工程技术发展，突破高强高模、高强中模、高强高模高韧纤维及其复合材料工程化制备关键技术，构建第二代先进航天结构复合材料体系，发展第三代先进航天结构复合材料体系，大幅提升航天装备的轻量化水平。

（4）发展以超高温低成本碳化物纤维为代表的高性能陶瓷纤维及其复合材料技术，突破各类纤维及其前驱体高性能、高质量、高稳定工程化制备关键技术，解决工程尺寸复合材料制备瓶颈，支撑新型航天装备的创新发展。

战略支撑与保障

（1）完善政策法规体系，加快推进航天法立法，完善国家航天政策、数据政策和航天产品与服务定价机制，完善航天发射项目许可管理、空间物体登记管理、科研生产许可管理等法规，依法指导和规范各类航天活动。进一步制定支持商业航天参加空间基础设施建设的具体措施和支持高效数据共享的机制。

（2）加强航天强国建设的顶层设计与长远规划。论证部署新的重大航天探索工程，加强国家空间基础设施的长远规划与统筹建设，重视频轨资源规划、利用与开发；将空间科学作为重大领域进行规划，形成可持续的发展机制和投入保证。

（3）强化重大航天工程的牵引带动作用，超前布局，加强前沿和应用基础研究，鼓励产学研用结合，进一步巩固我国航天自主创新能力。

（4）加大重大行业应用基础设施建设，推进区域应用。大力提高卫星应用技术水平，支持和大力发展自主可控的卫星终端产品、应用模型、软件、技术与产品服务，与人工智能、区块链技术等新技术相结合，促进空间信息服务体系效能提升。

（5）大力提升我国空间环境探测与预报能力，为我国航天器在轨健康运行提供保证。

（6）优化调整航天科研生产能力结构。构建基于系统集成商、专业承包商、市场供应商和公共服务机构的航天科研生产组织体系，建立开放协同的航天供应链与产业链。

（7）加强国际交流合作，加快构建“一带一路”空间信息走廊，推动国际化发展。

技术路线图

航天装备技术路线图如图3-3所示。